KR101983328B1 - Construction equipment auto control system and method of Hydraulic electricity joystick control base - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유압 조이스틱이 적용된 건설작업장치를 제어하는 자동 제어 시스템으로서, 유압탱크 내의 작동유를 토출하여 액추에이터에 작동유를 공급하는 유압펌프와, 유압펌프의 작동 유압으로 건설작업장치를 구동하는 액추에이터와, 유압펌프에서 액추에이터로 연결되는 피스톤측 입구유로 및 로드측 입구유로에 각각 설치되는 제1전자유압제어밸브와, 액추에이터에서 유압탱크로 연결되는 피스톤측 출구유로 및 로드측 출구유로에 각각 설치되는 제2전자유압제어밸브와, 유압 조이스틱의 조작에 의해 형성된 파일럿 압력을 전기적 신호로 변환하는 압력센서 및 압력센서에서 생성된 전기적 신호를 이용하여 액추에이터에 연결된 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 건설장비 유압시스템을 유압 조이스틱의 입력 신호를 작업 장치의 속도신호로 변환하는 클로즈센터(Close center) 시스템으로 구현하여 외부 부하 조건에 무관하게 작업 장치의 속도를 제어함으로써, 작업자의 피로도를 최소화하여 작업능률을 향상시키고, 비 숙련자의 미숙한 작업장치 조작 능력을 향상시킬 수 있으며, 정형화된 작업을 패턴화하여 건설장비의 자동화를 구현하는 효과가 있다.
또한, 유압 조이스틱의 조작량에 따라 유량을 더욱 정밀하게 제어할 수 있어 엔진과 유압펌프의 가동시간을 최적의 상태로 줄일 수 있고, 이를 통해 유로 및 유량을 각각 독립적으로 제어할 수 있어, 건설중장비 유량제어의 자유도를 획기적으로 향상시키는 효과가 있다. 나아가 건설중장비 유량제어의 자유도 향상을 통해, 작업자의 작업 피로도를 최소화하고, 연비개선 및 작업자의 안전과 작업 효율이 향상되는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic control system for a construction equipment based on a hydraulic joystick control and, more particularly, to an automatic control system for controlling a construction work apparatus to which a hydraulic joystick is applied, A first electromagnetic hydraulic pressure control valve provided in the piston side inlet passage and the rod side inlet passage respectively connected to the actuator by the hydraulic pump, A second electromagnetic hydraulic pressure control valve provided respectively in a piston side outlet flow path and a rod side outlet flow path which are connected to the piston side outlet flow path and the rod side outlet flow path, respectively; a pressure sensor for converting the pilot pressure formed by the operation of the hydraulic joystick into an electric signal; A first electromagnetic hydraulic pressure control valve connected to the actuator, Claim 2 relates to an electronic control hydraulic pressure of the hydraulic joystick control for a control unit for controlling the valve based on the construction equipment automatic control system.
According to the present invention, the construction equipment hydraulic system is implemented as a close center system that converts the input signal of the hydraulic joystick to the speed signal of the work device, thereby controlling the speed of the work device irrespective of the external load condition, It is possible to improve the work efficiency by minimizing the fatigue, improve the operation ability of the unskilled worker, and realize the automation of the construction equipment by patterning the regular work.
In addition, the flow rate can be controlled more precisely according to the operation amount of the hydraulic joystick, so that the operation time of the engine and the hydraulic pump can be reduced to the optimum state, and the flow path and the flow rate can be controlled independently, There is an effect of drastically improving the degree of freedom of control. Furthermore, by improving the freedom of flow control in construction equipment, it is possible to minimize the work fatigue of the operator, improve the fuel efficiency, and improve the safety and work efficiency of the operator.

Description

유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법{Construction equipment auto control system and method of Hydraulic electricity joystick control base}Technical Field [0001] The present invention relates to a hydraulic joystick control system,

본 발명은 건설장비 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 액추에이터 제어에 필요한 각각의 유로에 전자유압제어밸브를 설치하여 유로의 면적을 가변제어함과 동시에 조이스틱의 입력 신호를 건설작업장치의 속도 신호로 변환하여 자동으로 전자 유압 제어밸브를 제어할 수 있는 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic control system for a construction equipment, and more particularly, to an automatic hydraulic control system for a construction equipment, in which an electromagnetic hydraulic control valve is provided in each flow path necessary for actuator control to variably control the area of the flow path, And more particularly, to a hydraulic joystick control-based automatic control system for construction equipment capable of automatically controlling an electromagnetic hydraulic control valve.

일반적으로 건설장비는 건설현장 및 산업현장에서 굴착 또는 중량물을 이동하는 등의 다양한 용도로 활용되고 있으며, 주행방식에 따라 크게 휠 방식과 무한궤도 방식으로 구분된다.Generally, construction equipment is used for various purposes such as excavation or moving of heavy objects at construction sites and industrial sites, and it is divided into wheel type and infinite track type depending on the traveling mode.

여기서 건설장비라 함은 통상적으로 굴삭기, 휠로더, 지게차 및 백호 등을 일컬으며, 엔진과 그 엔진의 동력을 이용하여 유압을 발생시키는 유압펌프와, 유압펌프에서 발생하는 유압을 유압밸브를 사용하여 제어하는 제어부와, 제어된 유압으로 작동하는 액추에이터로 이루어진다.Here, the construction equipment generally refers to an excavator, a wheel loader, a forklift, and a backhoe. The construction equipment includes a hydraulic pump that generates hydraulic pressure by using the engine and the power of the engine, and hydraulic pressure generated by the hydraulic pump And an actuator that operates with a controlled hydraulic pressure.

특히, 상술한 건설장비는 유량과 유압을 제어함에 따라 각각의 액추에이터 등을 작동시키고, 예컨대 액추에이터는 붐(Boom), 아암(Arm) 및 버킷(Bucket) 등을 작동시키면서 소정의 작업을 하게 된다.In particular, the above-described construction equipment operates each actuator or the like by controlling the flow rate and the hydraulic pressure, and for example, the actuator performs a predetermined operation while operating a boom, an arm, a bucket, or the like.

여기서, 유압과 유량을 제어하는 기술로서 중심개방형(Open center system) 방식의 유량 제어 시스템과 로드 감지(Load sensing) 유압 시스템이 알려져 있다.Here, as a technique for controlling the hydraulic pressure and the flow rate, a flow control system and a load sensing hydraulic system of an open center system are known.

상술한 전자의 중심개방형 방식의 유량 제어 시스템은 센터 바이-패스를 통과하여 탱크로 흘러가는 유량에 의해 오리피스 전단에 생성되는 압력이 유량제어부에 작용하여 펌프의 사판각을 제어하는 네거티브 유량 제어 방식과, 조이스틱의 파일럿 압력이 선택되어 유량제어부에 작용하여 펌프의 사판각을 제어하는 포지티브 유량 제어 방식이 있고, 상술한 두 가지의 제어 방식은 작업자가 미세 조작하는 부분에서 펌프의 토출 유량이 센터 바이-패스 유로와 액추에이터 유로로 분기하는 구성이다.The flow control system of the electronically centered type has a negative flow rate control method in which the pressure generated in the front end of the orifice by the flow rate passing through the center by-pass and flowing to the tank acts on the flow rate control unit to control the swash plate angle of the pump , And a positive flow rate control method in which the pilot pressure of the joystick is selected and acts on the flow rate control section to control the swash plate angle of the pump. In the above two control methods, And branches to the path path and the actuator path.

다른 한편으로 상술한 후자의 로드 감지 유압 시스템은 과도의 유량이 발생하지 않고, 압력 보상기(Pressure compensator)를 통해 액추에이터 부하에 무관한 유량 분배할 수 있는 것으로 알려져 있다.On the other hand, the latter load sensing hydraulic system described above is known to be capable of distributing the flow rate regardless of the actuator load through a pressure compensator without generating an excessive flow rate.

상술한 바와 같은 종래의 유압과 유량을 제어하는 기술은 기계식에 의해 이루어지는 것으로 제어의 자유도에 한계와, 액추에이터의 작동에 대응하여 항상 과다하게 펌프와 엔진을 가동시켜야 하는 문제점이 있고, 이로써 연비가 떨어지는 단점이 있다.
The conventional technique for controlling the hydraulic pressure and the flow rate as described above is performed by a mechanical type, which limits the degree of freedom of control and always requires excessive operation of the pump and the engine in correspondence with the operation of the actuator. As a result, There are disadvantages.

한편, 일반적으로 건설장비는 상술한 바와 같이 다양한 작업조건에 사용됨에 따라, 작업조건에 맞는 엔진과 유압펌프의 출력을 세팅하기 위한 수단이 구비되어 있다.Generally, as the construction equipment is used in various working conditions as described above, it is provided with means for setting the output of the engine and the hydraulic pump suited to the working conditions.

즉, 각각의 작업환경에 따라 기 저장된 엔진의 목표 회전수와 유압펌프의 입력 토크에 따라 엔진의 회전수와 유압펌프의 입력 토크가 세팅된다.That is, according to each working environment, the number of revolutions of the engine and the input torque of the hydraulic pump are set in accordance with the target revolution speed of the engine and the input torque of the hydraulic pump.

따라서, 작업자의 작업속도나 부하 정도에 관계없이 엔진 스로틀레버가 항상 일정한 값을 유지하고 있기 때문에 불필요한 연료소비와 소음 및 진동이 발생한다.Thus, unnecessary fuel consumption, noise, and vibration occur because the engine throttle lever always maintains a constant value regardless of the work speed or load of the operator.

상기의 문제를 해결하기 위해 무 부하시에 엔진 회전수를 낮은 회전수에 설정하고, 부하검출수단에 의해 엔진부하를 검출하여 엔진부하에 맞는 엔진 회전수를 출력하도록 제어하는 방법을 구성하였다.In order to solve the above problem, a method has been devised in which the engine revolution speed is set to a low revolution speed at no load, the engine load is detected by the load detection means, and the engine revolution speed corresponding to the engine load is output.

이러한 종래 굴삭기는 Open Center 나 로드센싱 방식과 엔진 가변제어 수단 등을 사용하고 있는데, 이 경우 굴삭기의 작업장치를 자동제어하기 위해서는 작업장치의 연결부위에 각도센서를 부착하여, 작업자가 저장하도록 지시한 작업구간의 각 각도센서의 정보를 기억하여 이를 재생하도록 하는 방식이거나, 스트로크 센서를 사용하여 작업궤적을 기억하여 이를 구현 및 수정하는 방식을 사용한다.In the conventional excavator, an open center, a load sensing method, and an engine variable control means are used. In this case, in order to automatically control the working device of the excavator, an angle sensor is attached to a connecting portion of the working device, A method of storing information of each angle sensor of a work section and reproducing it, or a method of memorizing a work locus by using a stroke sensor and implementing and correcting the work locus is used.

그러나, 이러한 방식은 각 액추에이터나 각도센서의 정밀도 등 장비의 특성이나, 노면 상태, 부하 등의 작업환경에 영향을 받아 재현성이 저하되어 본래의 기능을 상실하기 쉽다.However, this method is affected by the characteristics of equipment such as the accuracy of each actuator and angle sensor, the working condition such as road surface condition, load, etc., and the reproducibility is lowered, and the original function is liable to be lost.

대한민국 등록특허공보 제10-1128639호(2012년 3월 26일 공고)Korean Registered Patent No. 10-1128639 (issued March 26, 2012) 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0059180호(2009년 6월 11일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2009-0059180 (published on June 11, 2009) 대한민국 등록특허공보 제10-0651695호(2006년 11월 30일 공고)Korean Registered Patent No. 10-0651695 (published on November 30, 2006)

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 건설장비 유압시스템을 유압 조이스틱과 전자비례제어밸브를 사용한 클로즈센터(Close center) 시스템을 구현하고, 유압 조이스틱의 입력 신호를 작업 장치의 속도신호로 변환하여, 외부 부하 조건에 무관하게 작업 장치의 속도를 제어할 수 있는 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.In order to solve the above-described problems, it is an object of the present invention to provide a hydraulic system of a construction equipment by implementing a close center system using a hydraulic joystick and an electronic proportional control valve, Signal to control the speed of the work device irrespective of external load conditions, and to provide a system and method for automatic control of a construction equipment based on a hydraulic joystick control.

또한, 본 발명의 부수적인 과제는, 액추에이터에 연결된 각각의 유로에 전자유압제어밸브를 설치하여, 전자유압시스템을 독립유량제어방식으로 가변제어할 수 있는 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템을 갖추고 재현성이 우수한 자동제어 및 Teach & Play Back 기능을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a hydraulic joystick control based construction equipment automatic control system capable of variably controlling an electromagnetic hydraulic control system in an independent flow control system by providing an electromagnetic hydraulic control valve in each of the flow paths connected to the actuator It is equipped with automatic control with high reproducibility and Teach & Play Back function.

상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 유압 조이스틱이 적용된 건설작업장치를 제어하는 자동 제어 시스템으로서, 유압탱크 내의 작동유를 토출하여 하기 액추에이터에 작동유를 공급하는 유압펌프, 상기 유압펌프의 작동 유압으로 상기 건설작업장치를 구동하는 액추에이터, 상기 유압펌프에서 상기 액추에이터로 연결되는 피스톤측 입구유로 및 로드측 입구유로에 각각 설치되는 제1전자유압제어밸브, 상기 액추에이터에서 상기 유압탱크로 연결되는 피스톤측 출구유로 및 로드측 출구유로에 각각 설치되는 제2전자유압제어밸브, 상기 유압 조이스틱의 조작에 의해 형성된 파일럿 압력을 전기적 신호로 변환하는 압력센서 및 상기 압력센서에서 생성된 전기적 신호를 이용하여 상기 액추에이터에 연결된 상기 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an automatic control system for controlling a construction work apparatus to which a hydraulic joystick is applied. The automatic control system includes a hydraulic pump that discharges hydraulic oil in a hydraulic tank to supply hydraulic oil to the hydraulic actuator, A first electromagnetic hydraulic pressure control valve provided in each of the piston side inlet passage and the rod side inlet passage connected to the actuator in the hydraulic pump, and a piston connected to the hydraulic tank in the actuator side, A second electromagnetic hydraulic pressure control valve provided respectively in the outlet passage and the rod-side outlet passage, a pressure sensor for converting the pilot pressure formed by the operation of the hydraulic joystick into an electric signal, and an electric signal generated by the pressure sensor, The first electromagnetic hydraulic control valve and the second electromagnetic hydraulic control valve A control unit for controlling the hydraulic control valve.

상기 제어부는 상기 유압 조이스틱의 조작에 의해 스트로크(stroke)에 비례하는 코드화된 전기신호를 속도신호로 변환하여 상기 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브의 개폐가 제어되어 상기 건설작업장치의 작업속도가 변경되는 것을 가능하게 하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the control unit converts a coded electric signal proportional to a stroke to a speed signal by operating the hydraulic joystick to control opening and closing of the first electromagnetic hydraulic pressure control valve and the second electromagnetic hydraulic pressure control valve, And a controller that enables the operating speed of the controller to be changed.

상기 유압 조이스틱의 조작량에 따라 상기 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브에 의해 상기 유로의 면적이 가변제어되는 것을 특징으로 한다.And the area of the flow path is variably controlled by the first electromagnetic hydraulic pressure control valve and the second electromagnetic hydraulic pressure control valve in accordance with the operation amount of the hydraulic joystick.

상기 제어부는 상기 유압 조이스틱의 조작에 따라 발생 되는 파일럿 압력이 전기적 신호로 변환하여 생성된 전기신호와 속도신호가 실시간으로 저장되는 저장부 및 상기 유압 조이스틱의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 모니터링 되는 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the control unit comprises: a storage unit for storing an electric signal and a velocity signal generated by converting the pilot pressure generated by the operation of the hydraulic joystick into an electric signal in real time; and an electric signal and a velocity signal generated by the operation of the hydraulic joystick And a monitoring unit monitored in real time.

또한, 본 발명은 건설작업장치의 유압 조이스틱 레버에 파일럿 신호가 형성되고, 압력센서에 의해 생성된 파일럿 압력이 전기적 신호로 변환되어 전기신호가 입력되는 단계, 상기 유압 조이스틱 레버의 전기신호가 상기 건설작업장치의 속도 신호로 변환되는 단계, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되는 단계, 상기 유압 조이스틱 레버의 조작 신호가 저장되는 단계, 상기 건설작업장치가 자동 굴삭 수행(TEACH & PLAY BACK)되는 단계, 기 저장된 상기 유압 조이스틱 레버신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성되는 단계 및 상기 건설작업장치의 액츄에이터가 구동되는 단계를 포함한다.According to the present invention, a pilot signal is formed on a hydraulic joystick lever of a construction work apparatus, a pilot pressure generated by a pressure sensor is converted into an electrical signal to input an electric signal, an electric signal of the hydraulic joystick lever A step of converting a speed signal of the working device into a speed signal, a step of selecting an automatic excavating function of the construction work device, a step of storing an operation signal of the hydraulic joystick lever, a step of performing a TEACH & Generating a pump and an electromagnetic valve control signal according to the previously stored hydraulic joystick lever signal, and driving an actuator of the construction work device.

상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되지 않으면, 상기 유압 조이스틱의 레버신호에 따른 펌프 및 전자유압밸브의 제어신호가 생성되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The control signal of the pump and the electromagnetic hydraulic valve corresponding to the lever signal of the hydraulic joystick is generated if the automatic excavating function of the construction work device is not selected.

상기 자동 굴삭 기능을 선택할 수 있도록 유압 조이스틱에 버튼 또는 스위치류나 별도로 소정의 조작버튼이나 스위치류가 더 구비되어 제어부로 자동 굴삭 수행 선택 신호가 입력되는 것을 특징으로 한다.The hydraulic joystick further includes a button or a switch or a predetermined operation button or a switch for selectively selecting the auto-excavation function, and the automatic excavation selection signal is input to the control unit.

상기 건설작업장치의 자동 굴삭이 수행되지 않으면, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되는 단계로 피드백되는 것을 특징으로 한다.And the automatic excavating function of the construction work device is fed back to the selected step if the automatic excavating operation of the construction work device is not performed.

본 발명은 건설장비 유압시스템을 유압 조이스틱의 입력 신호를 작업 장치의 속도신호로 변환하는 클로즈센터(Close center) 시스템으로 구현하고, 외부 부하 조건에 무관하게 작업 장치의 속도를 제어함으로써, 작업자의 피로도를 최소화하여 작업능률을 향상시키고, 비 숙련자의 미숙한 작업장치 조작 능력을 향상시킬 수 있으며, 정형화된 작업을 패턴화하여 건설장비의 자동화를 구현하는 효과가 있다.The present invention implements a construction equipment hydraulic system as a close center system that converts an input signal of a hydraulic joystick into a speed signal of a work device and controls the speed of the work device irrespective of an external load condition, And it is possible to improve the operation ability of the unskilled work device of the unskilled person and to realize the automation of the construction equipment by patterning the formal work.

또한, 본 발명은 유압 조이스틱의 조작량에 따라 유량을 더욱 정밀하게 제어할 수 있어 엔진과 유압펌프의 가동시간을 최적의 상태로 줄일 수 있고, 이를 통해 유로 및 유량을 각각 독립적으로 제어할 수 있어, 건설중장비 유량제어의 자유도를 획기적으로 향상시키는 효과가 있다. 나아가 건설중장비 유량제어의 자유도 향상을 통해, 작업자의 작업 피로도를 최소화하고, 연비개선 및 작업자의 안전과 작업 효율이 향상되는 효과가 있다.Further, since the flow rate can be controlled more precisely according to the operation amount of the hydraulic joystick, the operation time of the engine and the hydraulic pump can be reduced to the optimal state, and the flow path and the flow rate can be controlled independently, It has the effect of drastically improving the degree of freedom of flow control of heavy construction equipment. Furthermore, by improving the freedom of flow control in construction equipment, it is possible to minimize the work fatigue of the operator, improve the fuel efficiency, and improve the safety and work efficiency of the operator.

또한, 본 발명은 작업장치를 구동하는 작업자의 입력 신호를 저장하여 복수의 액추에이터 제어 시 기억된 구간의 신호에 상응하는 속도로 작동한다. 따라서, 별도의 측정장비 및 피드백 기능 없이 자동제어 동작의 구현이 가능하다.Further, the present invention stores an input signal of an operator who drives a work device and operates at a speed corresponding to a signal of a section stored at the time of controlling a plurality of actuators. Thus, it is possible to implement an automatic control operation without separate measuring equipment and feedback function.

또한, 본 발명은 기억된 구간의 신호에 상응하는 속도와 그 시작시점을 기억함으로써, 장비나 환경, 부하 조건이 변하여 작업 조건 저장시와 다른 조건에 노출되더라도 이를 기억된 작업 장치의 속도를 추정하여 자동제어 작업을 구현하므로, 외부조건과 상관없이 안정적인 작업 재생이 가능하다.Further, the present invention stores the speed corresponding to the signal of the stored interval and the starting point thereof, thereby estimating the speed of the stored working device even when the equipment, the environment, Since the control work is implemented, it is possible to reproduce stable work irrespective of external conditions.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템을 나타낸 전체적인 구성을 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 개념도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And shall not be construed as interpretation.
FIG. 1 and FIG. 2 are conceptual diagrams showing a general configuration of an automatic control system for a construction equipment based on a hydraulic joystick control according to an embodiment of the present invention,
3 is a conceptual diagram schematically illustrating an algorithm of a method for automatically controlling a construction equipment based on a hydraulic joystick control according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a system and method for automatically controlling a construction equipment based on a hydraulic joystick control according to the present invention will be described in detail.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템을 나타낸 전체적인 구성을 도시한 개념도이다.FIG. 1 and FIG. 2 are conceptual diagrams showing a general configuration of a hydraulic joystick control based construction equipment automatic control system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템은 유압 조이스틱(100), 유압탱크(200), 유압펌프(300), 액추에이터(400), 제1전자유량제어밸브(500, 500'), 제2전자유량제어밸브(600, 600'), 제어부(700) 및 압력센서(800)를 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.1 and 2, a hydraulic joystick control based construction equipment automatic control system according to a preferred embodiment of the present invention includes a hydraulic joystick 100, a hydraulic tank 200, a hydraulic pump 300, an actuator 400, A first electronic flow control valve 500, 500 ', a second electronic flow control valve 600, 600', a controller 700, and a pressure sensor 800, As follows.

상기 유압 조이스틱(100)은 건설작업장치의 조작도구로써, 작업자가 리프트(lift) 또는 틸트(tilt) 등의 작업을 위해 이를 조작하면, 스트로크에 비례하는 파일럿 압력신호가 출력된다.The hydraulic joystick 100 is a manipulation tool of a construction work apparatus. When the operator manipulates the manipulation tool such as a lift or a tilt, a pilot pressure signal proportional to the stroke is output.

상기 유압펌프(300)는 엔진에 의해 구동되어 유압펌프(300) 내에 작동유를 토출하는데, 복수의 액추에이터(400)로 작동유를 공급하며, 상기 유압펌프(300)의 토출유량은 제어부(700)에 의해 제어된다.The hydraulic pump 300 is driven by an engine and discharges hydraulic fluid into the hydraulic pump 300. The hydraulic fluid is supplied to a plurality of actuators 400 and the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump 300 is supplied to the controller 700 .

상기 액추에이터(400)는 각종의 건설작업장치를 구동시키기 위한 것으로, 피스톤측 입구유로(410) 및 로드측 입구유로(420)에 의해 유압펌프(300)와 연결되고, 피스톤측 출구유로(210) 및 로드측 출구유로(220)에 의해 유압탱크(200)와 연결되며, 이와 같은 액추에이터(400)는 복수 구비된다.The actuator 400 is connected to the hydraulic pump 300 through a piston side inlet flow passage 410 and a rod side inlet flow passage 420. The piston 400 is connected to the piston side outlet flow passage 210, And the rod side outlet flow path 220, and a plurality of such actuators 400 are provided.

상기 제1전자유압제어밸브(500, 500')는 피스톤측 입구유로(410)와, 로드측 입구유로(420)에 각각 설치되며, 제2전자유압제어밸브(600, 600')는 피스톤측 출구유로(210)와, 로드측 출구유로(220)에 각각 설치된다.The first electromagnetic hydraulic control valve 500 and the second electromagnetic hydraulic control valve 600 'are installed on the piston side inlet flow path 410 and the rod side inlet flow path 420 respectively and the second electromagnetic hydraulic control valves 500 and 500' The outlet passage 210 and the rod-side outlet passage 220, respectively.

상기 제1전자유압제어밸브(500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(600, 600')는 각 액추에이터(400)에 연결된 유로마다 설치되어 있으며, 제어부(700)와 연결되어 유압 조이스틱(100)의 조작량에 따라 제어된다.The first electromagnetic oil pressure control valves 500 and 500 'and the second electromagnetic oil pressure control valves 600 and 600' are provided for each oil passage connected to the respective actuators 400 and connected to the control unit 700, 100).

상기 제어부(700)는 유압 조이스틱(100)과 연결되어 유압 조이스틱(100)의 조작량 정보가 저장부(720)에 저장되고, 상기 저장부(720)에 기 저장된 조작량 정보에 따라 기 저장된 알고리즘에 의해 각각의 액추에이터(400)와 연결된 제1전자유압제어밸브(500), 제2전자유압제어밸브(600) 및 압력제어방식 유압펌프(300)를 제어하여, 상기 액추에이터(400)의 속도를 제어한다.The control unit 700 is connected to the hydraulic joystick 100 so that the manipulated variable information of the hydraulic joystick 100 is stored in the storage unit 720 and stored in the storage unit 720 according to pre- The speed of the actuator 400 is controlled by controlling the first electromagnetic hydraulic control valve 500, the second electromagnetic hydraulic control valve 600 and the pressure control type hydraulic pump 300 connected to the respective actuators 400 .

이때, 상기 제어부(700)는 컨트롤러(710), 저장부(720) 및 모니터링부(730)를 구비한다.The control unit 700 includes a controller 710, a storage unit 720, and a monitoring unit 730.

상기 컨트롤러(710)는 상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 의해 스트로크(stroke)에 비례하는 파일럿 압력신호가 출력되고, 이 압력 값을 압력센서(800)를 이용하여 전기적인 신호로 변경한다.The controller 710 outputs a pilot pressure signal proportional to the stroke by the operation of the hydraulic joystick 100 and changes the pressure value to an electrical signal using the pressure sensor 800. [

이렇게 전기신호로 변경된 값을 속도신호로 변환하여 상기 제1전자유압제어밸브(500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(600, 600')의 개폐가 제어되어 상기 건설작업장치의 작업속도가 변경되는 것을 가능하게 한다.The opening and closing of the first electromagnetic hydraulic control valves 500 and 500 'and the second electromagnetic hydraulic control valves 600 and 600' are controlled by converting the value changed to the electric signal into the speed signal, To be changed.

그리고, 상기 저장부(720)는 상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 저장된다.The storage unit 720 stores an electric signal and a speed signal generated in response to the operation of the hydraulic joystick 100 in real time.

상기 모니터링부(730)는 상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 모니터링 된다.
The monitoring unit 730 monitors an electric signal and a speed signal generated in response to the operation of the hydraulic joystick 100 in real time.

즉, 상기와 같이 구성된 본 발명은 각각의 액추에이터(400)가 전자유압제어밸브에 의해 제어되는 독립유량제어로 이루어지고, 유압 조이스틱(100) 중립 시 유압펌프(300)에서 일정유량이 토출되지 않고, 바이패스 유로가 없는 클로즈 센터시스템(Close center system)을 구현하게 된다.That is, according to the present invention configured as described above, each of the actuators 400 is controlled by an independent hydraulic control valve, and when the hydraulic joystick 100 is neutralized, a certain amount of fluid is not discharged from the hydraulic pump 300 , And a close center system without bypass flow channel.

이와 같이 구성된 본 발명은 작업자가 유압 조이스틱(100)을 조작하면, 동시 구동 액추에이터(400) 숫자 및 유압 조이스틱(100) 조작량 정보가 저장부(720)에 저장되고, 저장부(720)에 기 저장된 알고리즘에 따라 각 액추에이터(400)의 속도가 결정되며, 제어부(700)에 의해 제1전자유압제어밸브(500, 500'), 제2전자유압제어밸브(600, 600') 및 유압펌프(300)가 제어되어, 액추에이터(400)의 운동을 지배하는 가변 오리피스의 면적 및 가변 오리피스 전, 후단의 압력차가 제어됨으로써, 조작자의 의도에 따른 액추에이터(400)의 목표속도가 구현되게 된다.In the present invention having the above-described structure, when the operator operates the hydraulic joystick 100, the number of the simultaneous drive actuators 400 and the manipulated variable information of the hydraulic joystick 100 are stored in the storage unit 720 and stored in the storage unit 720 The speed of each actuator 400 is determined according to the algorithm and the control unit 700 controls the first electromagnetic hydraulic control valves 500 and 500'and the second electromagnetic hydraulic control valves 600 and 600'and the hydraulic pump 300 Is controlled to control the area of the variable orifice that governs the motion of the actuator 400 and the pressure difference between the front and rear ends of the variable orifice to realize the target speed of the actuator 400 in accordance with the intention of the operator.

따라서, 상기와 같은 특성을 활용해 오토 레벨링 및 굴삭 등의 특정 반복작업을 임의로 저장할 수 있고, 부하조건 변화에도 일정하게 건설작업장치의 속도를 제어할 수 있으며, 정형화된 작업을 패턴화하여 이를 재구현할 수 있기 때문에 건설작업장치의 자동화에 의한 Teach & Play Back System 을 구현할 수 있다.
Accordingly, it is possible to arbitrarily store specific repetitive tasks such as auto-leveling and excavation using the above-described characteristics, and to control the speed of the construction work device constantly with changing load conditions, It is possible to implement Teach & Play Back System by automation of construction work device.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram schematically illustrating an algorithm of a method for automatically controlling a construction equipment based on a hydraulic joystick control according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법은, 먼저 작업자에 의해 건설작업장치의 유압 조이스틱 레버의 조작에 의한 파일럿 신호가 전기신호로 변환되어 입력(단계S100)된다.Referring to FIG. 3, a method for automatically controlling a construction equipment based on a hydraulic joystick control according to an embodiment of the present invention includes: first, a pilot signal generated by an operator operating a hydraulic joystick lever of a construction work device is converted into an electric signal, Step S100).

그 다음, 상기 작업자에 의해 조작된 상기 조이스틱 레버신호는 건설작업장치의 속도 신호로 변환(단계S200)된다.Then, the joystick lever signal operated by the operator is converted into a speed signal of the construction work device (step S200).

그 다음, 상기 건설작업장치의 속도 신호로 변환된 상기 조이스틱의 레버신호에 의해 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택(단계S300)된다.Then, the automatic excavating function of the construction work apparatus is selected by the lever signal of the joystick converted into the speed signal of the construction work apparatus (step S300).

이때, 상기 자동 굴삭 기능을 선택할 수 있도록 유압 조이스틱(100)에 버튼 또는 스위치류나 별도로 소정의 조작버튼(740)이나 스위치류가 더 구비되어 제어부(700)로 자동 굴삭 수행 선택 신호가 입력된다(도 2 참조).At this time, the hydraulic joystick 100 is further provided with a button or a switch, or a predetermined operation button 740 or a switch, so that the automatic joining operation selection signal is input to the controller 700 2).

상기 조작버튼(740)은 모니터링부로 입력할 수 있고, 별도의 콘솔에 장착된 스위치로 입력할 수 있으며, 유압 조이스틱에 장착된 스위치로 입력할 수 있다.The operation button 740 can be input to the monitoring unit, can be input to a switch mounted on a separate console, and can be input to a switch mounted on the hydraulic joystick.

그 다음, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되면, 상기 유압 조이스틱 레버의 조작 신호가 저장(단계S400)된다.Then, when the automatic excavating function of the construction work apparatus is selected, an operation signal of the hydraulic joystick lever is stored (step S400).

이때, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되지 않으면, 상기 유압 조이스틱의 레버 신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성(단계S600')되어 액츄에이터가 구동된다.
At this time, if the auto-excavating function of the construction work device is not selected, a pump and an electromagnetic hydraulic valve control signal corresponding to the lever signal of the hydraulic joystick are generated (step S600 ') so that the actuator is driven.

한편, 상기 유압 조이스틱 레버의 조작 신호가 저장되면, 상기 건설작업장치가 자동으로 굴삭이 수행(단계S500)된다.On the other hand, when the operation signal of the hydraulic joystick lever is stored, the construction work apparatus automatically performs excavation (step S500).

그 다음, 상기 건설작업장치가 자동으로 굴삭이 수행되면, 기 저장된 상기 유압 조이스틱 레버신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성(단계S600)된다.Then, when the construction work apparatus is automatically excavated, a pump and an electromagnetic hydraulic valve control signal corresponding to the previously stored hydraulic joystick lever signal are generated (step S600).

마지막으로, 상기 유압 조이스틱 레버신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성되면, 최종적으로 액츄에이터가 구동(단계S700)된다.Finally, when a pump and an electromagnetic hydraulic valve control signal corresponding to the hydraulic joystick lever signal are generated, the actuator is finally driven (step S700).

여기서, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭이 수행되지 않으면, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되는 단계로 피드백된다.
Here, if the automatic excavation of the construction work apparatus is not performed, the automatic excavation function of the construction work apparatus is fed back to the selected step.

즉, 본 발명의 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법은, 상기 유압 조이스틱의 조작량을 상기 건설작업장치의 속도로 변환하고, 이를 데이터로 저장하는 것을 선택하고, 저장된 상기 건설작업장치의 속도 신호를 선택 스위치에 따라 재생하여 상기 건설작업장치를 반복적으로 자동제어할 수 있는 TEACH & PLAY BACK 기능을 구현하는 것이다.
That is, according to the hydraulic joystick control-based automatic construction equipment control method of the present invention, the manipulation amount of the hydraulic joystick is converted into the speed of the construction work device, and it is selected to store it as data, And the TEACH & PLAY BACK function that can automatically control the construction work apparatus by repeating the operation according to the selection switch.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And will fall within the scope of the appended claims.

100: 유압 조이스틱
200: 유압탱크
300: 유압펌프
400: 액추에이터
500: 제1전자유량제어밸브
600: 제2전자유량제어밸브
700: 제어부
710: 컨트롤러
720: 저장부
730: 모니터링부
740: 조작버튼
800: 압력센서100: Hydraulic joystick
200: Hydraulic tank
300: Hydraulic pump
400: Actuator
500: first electronic flow control valve
600: second electronic flow control valve
700:
710: Controller
720:
730:
740: Operation button
800: Pressure sensor

Claims (8)

유압 조이스틱이 적용된 건설작업장치를 제어하는 자동 제어 시스템으로서,
유압탱크(200) 내의 작동유를 토출하여 하기 액추에이터에 작동유를 공급하는 유압펌프(300);
상기 유압펌프(300)의 작동 유압으로 상기 건설작업장치를 구동하는 액추에이터(400);
상기 유압펌프(300)에서 상기 액추에이터(400)로 연결되는 피스톤측 입구유로(410) 및 로드측 입구유로(420)에 각각 설치되는 제1전자유압제어밸브(500, 500');
상기 액추에이터(400)에서 상기 유압탱크(200)로 연결되는 피스톤측 출구유로(210) 및 로드측 출구유로(220)에 각각 설치되는 제2전자유압제어밸브(600, 600');
상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 의해 형성된 파일럿 압력을 전기적 신호로 변환하는 압력센서(800); 및
상기 압력센서에서(800) 생성된 전기적 신호를 이용하여 상기 액추에이터(400)에 연결된 상기 제1전자유압제어밸브(500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(600, 600')를 제어하는 제어부(700)를 포함하며,
상기 유압펌프(300)에서 상기 액추에이터(400)를 우회하여 상기 유압탱크(200)로 연결되는 바이패스가 없는 클로즈 센터 방식이고,
상기 제어부(700)는, 상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 의해 스트로크에 비례하는 상기 액추에이터(400)의 속도를 결정하고, 상기 속도를 이용하여 외부 부하 조건에 무관하게 상기 제1전자유압제어밸브(500, 500'), 상기 제2전자유압제어밸브(600, 600') 및 상기 유압펌프(300)를 제어하며,
상기 제어부(700)는, 상기 유압 조이스틱(100)의 중립 시 상기 유압펌프(300)에서 유량이 토출되지 않도록 상기 유압펌프(300)를 제어하는 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.An automatic control system for controlling a construction work apparatus to which a hydraulic joystick is applied,
A hydraulic pump 300 for discharging hydraulic fluid in the hydraulic tank 200 and supplying operating fluid to the following hydraulic actuators;
An actuator (400) for driving the construction work device with hydraulic oil pressure of the hydraulic pump (300);
First electromagnetic hydraulic control valves 500 and 500 'respectively installed in the piston side inlet passage 410 and the rod side inlet passage 420 connected to the actuator 400 from the hydraulic pump 300;
Second electromagnetic hydraulic control valves 600 and 600 'respectively installed in the piston side outlet flow passage 210 and the rod side outlet flow passage 220 connected to the hydraulic tank 200 from the actuator 400;
A pressure sensor 800 for converting the pilot pressure formed by the operation of the hydraulic joystick 100 into an electrical signal; And
The first electromagnetic hydraulic control valves 500 and 500 'and the second electromagnetic hydraulic control valves 600 and 600' connected to the actuator 400 are controlled using the electrical signals generated by the pressure sensor 800 And a control unit 700,
And is a closed center type in which bypass is bypassed to the hydraulic tank 200 by bypassing the actuator 400 in the hydraulic pump 300,
The control unit 700 determines the speed of the actuator 400 proportional to the stroke by the operation of the hydraulic joystick 100 and controls the first electromagnetic hydraulic pressure control valve 100, (500, 500 '), the second electrohydraulic control valve (600, 600') and the hydraulic pump (300)
The control unit 700 controls the hydraulic pump 300 so that a flow rate is not discharged from the hydraulic pump 300 when the hydraulic joystick 100 is neutralized. 제1항에 있어서,
상기 제어부(700)는 상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 의해 스트로크(stroke)에 비례하는 코드화된 전기신호를 속도신호로 변환하여 상기 제1전자유압제어밸브(500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(600, 600')의 개폐가 제어되어 상기 건설작업장치의 작업속도가 변경되는 것을 가능하게 하는 컨트롤러(710)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.The method according to claim 1,
The control unit 700 converts the coded electrical signal proportional to the stroke into a speed signal by the operation of the hydraulic joystick 100 and controls the first electromagnetic hydraulic control valves 500 and 500 ' Further comprising a controller (710) for controlling the opening and closing of the hydraulic control valves (600, 600 ') so that the operating speed of the construction work device can be changed, and a hydraulic joystick control based construction equipment automatic control system . 제2항에 있어서,
상기 유압 조이스틱(100)의 조작량에 따라 상기 제1전자유압제어밸브(500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(600, 600')에 의해 상기 유로의 면적이 가변제어되는 것을 특징으로 하는 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.3. The method of claim 2,
The area of the flow path is variably controlled by the first electromagnetic hydraulic control valves 500 and 500 'and the second electromagnetic hydraulic control valves 600 and 600' according to the operation amount of the hydraulic joystick 100 Hydraulic joystick control based construction equipment automatic control system. 제2항에 있어서,
상기 제어부(700)는 상기 유압 조이스틱의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 저장되는 저장부(720) 및 상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 모니터링 되는 모니터링부(730)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.3. The method of claim 2,
The control unit 700 includes a storage unit 720 for storing an electric signal and a velocity signal generated in response to the operation of the hydraulic joystick in real time, and a controller 720 for controlling the operation of the hydraulic joystick 100, And a monitoring unit (730) monitored by the monitoring unit (730). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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